JP2023182976A

JP2023182976A - 型締装置、射出成形機、ならびに型締装置の偏荷重検査方法

Info

Publication number: JP2023182976A
Application number: JP2022096299A
Authority: JP
Inventors: 聡麻三谷; Soma Mitani
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2023-12-27
Also published as: US20230405899A1; DE102023115300A1; CN117227117A

Abstract

【課題】型盤に作用する偏荷重の大きさを検出する手段を備えた型締装置を提供する。【解決手段】少なくとも２個の型盤（１３、１４）と、２個の型盤（１３、１４）を接続している複数本の棒状部材（１８）とを備えた型締装置（２）を対象とする。そして少なくとも１本の棒状部材（１８）に対して、型盤（１４）との接続部に偏荷重検出手段（２３）を設ける。偏荷重検出手段（２３）は棒状部材（１８）の円周方向の異なる２カ所以上の検出位置においてそれぞれ荷重を検出するように構成する。【選択図】図３

Description

本発明は、２個の型盤が複数本の棒状部材によって連結されている型締装置、および射出成形機、ならびに型締装置の型盤に作用する偏荷重を検査する方法に関するものである。

射出成形機もしくはプレス機には、金型を型締めする型締装置が設けられている。型締装置には色々な種類があるが、特許文献１には型盤が２個からなる型締装置が記載されている。つまり型盤は固定盤と可動盤ととからなる。そして固定盤と可動盤は、４組のボールねじ機構によって連結され、４本のボールねじ機構のそれぞれにはサーボモータが設けられている。したがって、４個のサーボモータを駆動すると４組のボールねじ機構が駆動されて、可動盤が固定盤に対してスライドする。すなわち型開閉することになる。

特開平５－２６９７４８号公報

ところでこのようなタイプの型締装置において型締めするとき型盤には金型が設けられている中央近傍から受ける力と、ボールねじ機構が設けられている四隅から受ける反対向きの力とが作用する。このような偶力からなる偏荷重により型盤に曲げモーメントが作用して型盤が変形する。金型の大きさが型盤に比して小さいとき、型盤の変形の度合いは大きくなる。型盤の変形によってボールねじ機構にも曲げモーメントが作用してボールねじ機構も変形するが、変形が大きいとボールねじ機構が早期に劣化するという問題がある。型盤、あるいはボールねじ機構に作用する曲げモーメントの大きさは型盤に作用する偏荷重の大きさに相関する。偏荷重の大きさを適切に評価することができればこのような問題を未然に防止できるはずだが、型締装置に適切な評価手段はない。

本開示において、型盤に作用する偏荷重の大きさを検出する手段を備えた型締装置を提供する。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本開示は、少なくとも２個の型盤と、２個の型盤を接続している複数本の棒状部材とを備えた型締装置を対象とする。そして少なくとも１本の棒状部材に対して、型盤との接続部に偏荷重検出手段を設ける。偏荷重検出手段は棒状部材の円周方向の異なる２カ所以上の検出位置においてそれぞれ荷重を検出するように構成する。

本開示により、型盤やボールねじ機構に作用する偏荷重の大きさを検出することができる。

第１の実施の形態に係る射出成形機を示す正面図である。第１の実施の形態に係る型締装置を示す斜視図である。第１の実施の形態に係る可動盤の平面図である。第１の実施の形態に係る型締装置の正面図である。第１の実施の形態に係る型締装置において型締時に作用する偏荷重の検査方法を示すフローチャートである。第２の実施の形態に係る型締装置を示す正面図である。第２の実施の形態に係る型締装置の固定盤の平面図である。第１の実施の形態の変形例１に係る可動盤の平面図である。第１の実施の形態の変形例２に係る可動盤の平面図である。第１の実施の形態の変形例３に係る可動盤の平面図である。

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

［第１の実施の形態］
＜第１の実施の形態に係る射出成形機＞
第１の実施の形態に係る射出成形機１は、図１に示されているように、ベッドＢに設けられている型締装置２と、射出装置４と、これらを制御する制御装置５と、から構成されている。

＜射出装置＞
射出装置４は加熱シリンダ６と、この加熱シリンダ６に入れられているスクリュ７と、スクリュ７を駆動するスクリュ駆動装置８とから構成されている。加熱シリンダ６にはホッパ１０が設けられ、そして先端に射出ノズル１１が設けられている。ホッパ１０から射出材料が投入され、そしてスクリュ７を回転して射出材料を溶融するとスクリュ７の先端に計量される。スクリュ７を軸方向に駆動すると射出材料が射出されるようになっている。

＜型締装置＞
第１の実施の形態に係る型締装置２は、いわゆる２プラテンの型締装置からなる。すなわち型締装置２は、図２に示されているように、２個の型盤１３、１４つまり固定盤１３と可動盤１４とを備えている。固定盤１３はベッドＢ上に固定されており、可動盤１４はベッドＢ上に設けられたリニアガイド１５、１５に載せられている。すなわち可動盤１４は固定盤１３に接近・離間する方向にスライド自在になっている。固定盤１３には図１に示されているように、固定側金型１６が、そして可動盤１４には可動側金型１７がそれぞれ取り付けられている。

第１の実施の形態に係る型締装置２は、２個の型盤１３、１４、つまり固定盤１３と可動盤１４とが４本の棒状部材、つまり４組のボールねじ機構１８、１８、…によって連結されている。それぞれのボールねじ機構１８、１８、…は、ボールねじ１９、１９、…と、ボールねじ１９、１９、…に取り付けられているボールナット２０、２０、…とを備えている。

図２には示されていないが、可動盤１４には貫通孔が開けられており、この貫通孔にボールナット２０、２０、…が固着されている。つまりボールねじ１９、１９、…は、一方の端部側がボールナット２０、２０、…を介して可動盤１４に接続されている。ボールねじ１９、１９、…の他方の端部は、固定盤１３を貫通し、固定盤１３に対して回転可能に支持されている。固定盤１３にはサーボモータ２２、２２、…が設けられ、ボールねじ１９、１９、…と接続されている。したがって、サーボモータ２２、２２、…を駆動するとボールねじ１９、１９、…が回転し、可動盤１４がスライドすることになる。すなわち金型１６、１７（図１参照）が型開閉される。

＜偏荷重検出手段＞
第１の実施の形態に係る型締装置２は、図１に示されているように、型盤１３、１４やボールねじ機構１８、１８、…に作用する偏荷重を検出する偏荷重検出手段２３、２３、…を備えている。偏荷重検出手段２３、２３、…は、棒状部材つまりボールねじ機構１８、１８、…と、型盤つまり可動盤１４との接続部に設けられており、図３に示されているように、本実施の形態においては可動盤１４とボールナット２０、２０、…の間に設けられているロードセル２４、２５、２４、２５、…からなる。ロードセル２４、２５、２４、２５、…は、実際には外部から視認できないが便宜上、図１に模式的に示されている。

１個の偏荷重検出手段２３は一対のロードセル２４、２５から構成され、これらは図３に示されているように、１本のボールねじ機構１８に対して、その円周方向の異なる２カ所の検出位置に配置されている。より詳しく説明すると、一方のロードセル２４はボールねじ機構１８において可動盤１４の中心Ｃに近い側、つまり内側の検出位置に設けられ、他方のロードセル２５は中心Ｃから遠い側、つまり外側の検出位置に配置されている。このような一対のロードセル２４、２５からなる偏荷重検出手段２３によって、次に説明するように偏荷重を検出するようになっている。

＜型締装置の作用＞
図４に示されているように、型締装置２において金型１６、１７を型締めする。そうすると、可動盤１４には可動側金型１７から力Ｆ１が、そしてボールねじ機構１８、１８から力Ｆ２、Ｆ３がそれぞれ作用する。これらによって可動盤１４は点線で示されているようにわずかに変形する。同様に固定盤１３も固定側金型１６から力Ｆ５が、そしてボールねじ機構１８、１８から力Ｆ６、Ｆ７がそれぞれ作用して、点線で示されているようにわずかに変形する。可動盤１４と固定盤１３の変形によりボールねじ１９、１９も点線で示されているように変形する。

本実施の形態に係る偏荷重検出手段２３（図３参照）は一対のロードセル２４、２５によってこのような変形によって生じる偏荷重を検出するようになっている。具体的には内側のロードセル２４で検出される荷重が外側のロードセル２５で検出される荷重より大きくなり、これらの差を検出することによって偏荷重の大きさを検出するようになっている。

＜偏荷重検査方法＞
第１の実施の形態に係る型締装置２（図１参照）は、型締時に制御装置５において偏荷重の大きさを検査する偏荷重検査方法を実施している。これを説明する。型締装置２において型締工程を開始すると、制御装置５は図５に示されている処理を行う。すなわち制御装置５は、ステップＳ０１を実行して、偏荷重検出手段２３、２３、…（図３参照）において内側のロードセル２４、２４、…で検出される内側荷重と、外側のロードセル２５、２５、…で検出される外側荷重とを得る。

次いで制御装置５（図１参照）は、図５に示されているようにステップＳ０２を実行する。すなわち、制御装置５は内側荷重と外側荷重の差を計算し、差が制御装置５に予め設定されている閾値を超えたか否かを判定する。超えていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では制御装置５において偏荷重が許容範囲を超えた旨の警報を出力する。一方、ステップＳ０２において、内側荷重と外側荷重の差が閾値を超えていないと判定したらステップＳ０４に移行する。ステップＳ０４において、制御装置５は型締工程が完了しているか否かを判断する。完了していなければ（ＮＯ）、ステップＳ０１に戻る。一方完了していれば（ＹＥＳ）処理を終了する。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態に係る型締装置５０は、図６に示されている。第２の実施の形態に係る射出装置は、図１において説明した第１の実施の形態に係る射出成形機１の射出装置４と同様であるので説明を省略する。

＜型締装置＞
第２の実施の形態に係る型締装置５０は、ベッドＢに固定されている固定盤５１と、ベッドＢ上をスライド自在に設けられている可動盤５２と、同様にベッドＢ上をスライド自在に設けられている型締ハウジング５３と、を備えている。この実施の形態では、固定盤５１と型締ハウジング５３が複数本のタイバー５５、５５、…によって連結されている。そして可動盤５２はタイバー５５、５５、…によってガイドされる、可動盤５２と型締ハウジング５３の間にトグル機構５６が設けられている。固定盤５１と可動盤５２には、それぞれ固定側金型５８と可動側金型５９が設けられている。第２の実施の形態に係る型締装置５０においてトグル機構５６を駆動すると可動盤５２がスライドして金型５８、５９を型締めできるようになっている。

この第２の実施の形態において、複数本のタイバー５５、５５、…は、２個の型盤つまり固定盤５１と型締ハウジング５３を接続する棒状部材になっている。第２の実施の形態に係る型締装置５０では、棒状部材であるタイバー５５、５５、…と１個の型盤つまり固定盤５１の接続部において、それぞれ偏荷重検出手段６１、６１、…が設けられている。より詳しく説明すると、タイバー５５、５５、…はクランプナット６０、６０、…によって固定盤５１に固定されている。図７に示されているように、固定盤５１とクランプナット６０、６０、…の間に一対のロードセル６３、６４、６３、６４、…からなる偏荷重検出手段６１、６１、…が設けられている。第１の実施の形態と同様に、一対のロードセル６３、６４は型盤の中心Ｃに近い内側と、外側とに配置されている。したがって、第２の実施の形態に係る型締装置５０も型締時における偏荷重を検出することができる。

［変形例］
第１の実施の形態、および第２の実施の形態は色々な変形が可能である。第１の実施の形態に係る型締装置２における変形例を示せば、第２の実施の形態においても同様な変形が可能であることが容易に理解できるので、前者の変形例について説明する。

＜変形例１＞
第１の実施の形態に係る型締装置２の変形例１を説明する。変形例１に係る型締装置２Ａが図７Ａに示されている。型締装置２Ａの構成について、図８Ａに示されていない部分については、図１、図２に示されている型締装置２と同様であり、説明を省略する。変形例１に係る型締装置２Ａは、偏荷重検出手段２３Ａが変形されている。偏荷重検出手段２３Ａは、３個のロードセル２５、３１、３２から構成されている。ロードセル２５は可動盤１４の中心Ｃに対して外側に配置され、ロードセル３１、３２は内側に配置されている。ロードセル３１、３２はいずれも可動盤１４の中心Ｃに対して内側に配置されているが、棒状部材つまりボールねじ機構１８においてその円周方向の異なる２カ所に離間して配置されている。

この変形例１に係る型締装置２Ａは、型締時に発生する偏荷重について、ｘ方向の成分とｙ方向の成分を検出できるようになっている。すなわち、ロードセル３２はロードセル２５とによってｘ方向の成分を、そしてロードセル３１はロードセル２５とによってｙ方向の成分を、それぞれ検出することができる。

＜変形例２＞
第１の実施の形態の変形例２に係る型締装置２Ｂが、図８Ｂに示されている。型締装置２Ｂの構成について、図８Ｂに示されていない部分については、図１、図２に示されている型締装置２と同様であり、説明を省略する。変形例２に係る型締装置２Ｂは、偏荷重検出手段２３Ｂが、１本の棒状部材つまり１本のボールねじ機構１８にのみ設けられている点に特徴がある。他のボールねじ機構１８、１８、１８には、それぞれ１個のロードセル３５、３５、３５のみが設けられている。これらのロードセル３５、３５、３５は荷重を検出することはできるが、偏荷重を検出することはできない。しかしながら、１本のボールねじ機構１８において偏荷重の大きさを検出することにより、他の３本のボールねじ機構１８、１８、１８において発生している偏荷重の大きさを推定すればよい。

＜変形例３＞
第１の実施の形態の変形例３に係る型締装置２Ｃが、図８Ｃに示されている。型締装置２Ｃの構成について、図８Ｃに示されていない部分については、図１、図２に示されている型締装置２と同様であり、説明を省略する。変形例３に係る型締装置２Ｃは、偏荷重検出手段２３Ｃ、２３Ｃ、…がそれぞれ１個のロードセル３７、３７、…から構成されている。ただし、ロードセル３７、３７、…は、棒状部材つまりボールねじ機構１８に対して、その円周上の異なる２カ所の検出位置３８、３９、３８、３９、…においてそれぞれ荷重が検出できるようになっている。したがって、この変形例３に係る型締装置２Ｃも型締時における偏荷重を検出することができる。

＜他の変形例＞
偏荷重検出手段２３を設ける型盤についても変形が可能である。第１の実施の形態に係る型締装置２では偏荷重検出手段２３、２３、…は可動盤１４側に設けられているように説明したが、固定盤１３側に設けるようにしてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

１射出成形機２型締装置
４射出装置５制御部
６加熱シリンダ７スクリュ
８スクリュ駆動装置１０ホッパ
１１射出ノズル１３固定盤
１４可動盤１５リニアガイド
１６固定側金型１７可動側金型
１８ボールねじ機構１９ボールねじ
２０ボールナット２２サーボモータ
２３偏荷重検出手段２４ロードセル
２５ロードセル３１ロードセル
３２ロードセル３５ロードセル
３７ロードセル
５０型締装置５１固定盤
５２可動盤５３型締ハウジング
５５タイバー５６トグル機構
５８固定側金型５９可動側金型
６０クランプナット６１荷重検出手段
６３ロードセル６４ロードセル
Ｂベッド
Ｃ中心

Claims

少なくとも２個の型盤と、
複数本の棒状部材と、を備え、
複数本の前記棒状部材は２個の前記型盤を接続すると共に型締時に張力が発生するようになっており、
少なくとも１本の前記棒状部材について前記型盤との接続部に偏荷重検出手段が設けられ、
前記偏荷重検出手段は前記棒状部材の円周方向の異なる２カ所以上の検出位置においてそれぞれ荷重を検出するようになっている、型締装置。
前記偏荷重検出手段は、全ての前記棒状部材について前記型盤との接続部にそれぞれ設けられている、請求項１に記載の型締装置。
前記偏荷重検出手段における異なる２カ所以上の検出位置の少なくとも１カ所は前記棒状部材において前記型盤の中心に向かう側に、他の１カ所は前記棒状部材において前記型盤の中心から離間する側に、それぞれ配置されている、請求項１または２に記載の型締装置。
前記棒状部材はボールねじからなり、一方の前記型盤に前記ボールねじに取り付けられているボールナットが設けられ、他方の前記型盤に前記ボールねじを回転するサーボモータが設けられている、請求項１または２に記載の型締装置。
前記偏荷重検出手段は前記ボールナットと前記型盤の間に設けられている、請求項４に記載の型締装置。
前記偏荷重検出手段はロードセルからなる、請求項１または２に記載の型締装置。
制御装置を備え、前記制御装置は前記偏荷重検出手段における異なる２カ所以上の検出位置で検出されるそれぞれの荷重を監視して、荷重同士の差が予め設定された閾値を超えたら異常であると判断するようになっている、請求項１または２に記載の型締装置。
金型を型締めする型締装置と、
射出材料を射出する射出装置とからなり、
前記型締装置は、少なくとも２個の型盤と、
複数本の棒状部材と、を備え、
複数本の前記棒状部材は２個の前記型盤を接続すると共に型締時に張力が発生するようになっており、
少なくとも１本の前記棒状部材について前記型盤との接続部に偏荷重検出手段が設けられ、
前記偏荷重検出手段は前記棒状部材の円周方向の異なる２カ所以上の検出位置においてそれぞれ荷重を検出するようになっている、射出成形機。
前記偏荷重検出手段は、全ての前記棒状部材について前記型盤との接続部にそれぞれ設けられている、請求項８に記載の射出成形機。
前記偏荷重検出手段における異なる２カ所以上の検出位置の少なくとも１カ所は前記棒状部材において前記型盤の中心に向かう側に、他の１カ所は前記棒状部材において前記型盤の中心から離間する側に、それぞれ配置されている、請求項８または９に記載の射出成形機。
前記棒状部材はボールねじからなり、一方の前記型盤に前記ボールねじに取り付けられているボールナットが設けられ、他方の前記型盤に前記ボールねじを回転するサーボモータが設けられている、請求項８または９に記載の射出成形機。
前記偏荷重検出手段は前記ボールナットと前記型盤の間に設けられている、請求項１１に記載の射出成形機。
前記偏荷重検出手段はロードセルからなる、請求項８または９に記載の射出成形機。
制御装置を備え、前記制御装置は前記偏荷重検出手段における異なる２カ所以上の検出位置で検出されるそれぞれの荷重を監視して、荷重同士の差が予め設定された閾値を超えたら異常であると判断するようになっている、請求項８または９に記載の射出成形機。
少なくとも２個の型盤と、
複数本の棒状部材と、を備え、
複数本の前記棒状部材が２個の前記型盤を接続すると共に型締時に張力が発生するようになっている型締装置において、
少なくとも１本の前記棒状部材と前記型盤の接続部において、前記棒状部材の円周方向の異なる２カ所以上の検出位置においてそれぞれ荷重を検出し、検出した荷重同士の差を監視して予め設定された閾値を超えたら異常であると判断する、型締装置の偏荷重検査方法。